Определение ЭДС и внутреннего сопротивления источника постоянного напряжения

Задания

1.  Изучить конструкцию приборов

- Амперметр электромагнитной системы

 - предназначен для измерений величины тока в цепях переменного тока

50 Hz  - для работы на частоте 50 герц

- испытательное изоляционное напряжение 2 кВ

  - прибор имеет вертикальное рабочее положение

1,5 – класс точности 

          - предприятие изготовитель

- Кило-вольтметр (kV)

 С75 - электростатической системы (7 – номер завода, 5 – модель прибора)     

        - защита от внешних электрических полей

- испытательное изоляционное напряжение 7 кВ

          - предприятие изготовитель

20 – 80; 130 – 1*10⁵ Hz – Частоты работ прибора

        - защита от внешних электрических полей

- Амперметр-вольтметр магнитоэлектрической системы

 - рабочее положение вертикальное

  - прибор с выпрямительным диодом

 А – амперметр на переменном токе

V-A – вольтметр на постоянном токе

2.  Экспериментально убедитесь в том, что показания вольтметра зависят от его внутреннего сопротивления. Определите ЭДС и внутреннее сопротивление источника постоянного напряжения.

Возьмите источник с высоким внутренним сопротивлением и измерьте напряжение на его зажимах поочередно приборами электростатической и магнитоэлектрической системы. Объясните различие показаний. Соедините их параллельно и присоедините оба прибора к источнику. Объясните результат.

Магнитоэлектрические приборы реагируют только на постоянный ток, и потребляют небольшое количество мощности.

Приборы же электростатической системы не потребляю мощности в цепях постоянного тока, так как их конструкция напоминает конденсатор (в цепи постоянного тока приборы этой системы вообще не потребляют мощность), а в цепях переменного тока может подключаться без преобразователей.

Следовательно, показания прибора электростатической системы будут наиболее точными.

Последний же опыт обусловлен потреблением вольтметром магнитоэлектрической системы некоторой мощности, именно за счёт этих потерь напряжение на источнике будет фиксироваться одинаково приборами обеих систем.

Из выше сказанного следует, что ЭДС источника Е=57,14В, таким образом падение напряжения на вольтметре магнитоэлектрической системы

R_V * I = 57,14-56,87=0.27

R * I = 57,14

3.  Экспериментально убедитесь в том, что в цепи переменного тока показания вольтметров зависят не только от амплитуды, но и от формы сигнала.

Соберите схему, приведенную на рис. 11. Зафиксируйте показания всех приборов, в том числе и стрелочного прибора на генераторе, сравните их. Объясните полученные результаты. Определите из показаний стрелочных приборов амплитудное значение напряжения, сравните его с показанием осциллографа. Не забудьте указать погрешности результатов.

Рис. 11. Схема измерения выпрямленного синусоидального напряжения (упражнение 2). G - низкочастотный генератор; Vm, Vc, Vэ - вольтметры магнитоэлектрической, электростатической и электромагнитной системы; N – осциллограф.

Примечание. При проведении измерений частота генератора не должна превышать 100 Гц, в связи с тем, что в схеме использован низкочастотный диод. Пронаблюдайте, как будет изменяется осциллограмма "выпрямленного" напряжения, с увеличением частоты

4.  Определить рабочий интервал частот вольтметров (в котором различие показаний не превышает пределов погрешности).

Соберите схему рис. 12 (условные обозначения такие же, как на   рис. 11).

Рис. 12. Схема измерения частотной характеристики вольтметров

Исследуйте частотную характеристику вольтметров электромагнитной и электростатической систем, т.е. определите зависимость показаний вольтметров от частоты генератора при постоянном выходном напряжении генератора (постоянство U контролируйте осциллографом). Постройте графики U(f), откладывая частоту в логарифмическом масштабе (lgƒ). Объясните полученные зависимости. Оцените индуктивность L.

График зависимости напряжений от логарифмической частоты

4. Определить эквивалентное сопротивление электростатического вольтметра.

Рис. 13. Vc - вольтметр электростатической системы.

4.1     Сопротивление постоянному току этих приборов очень велико (R_вх =10¹⁴-10¹⁶ Ом),поэтому токи очень малы и их трудно измерить